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一只褐色条纹猫咪趴在蓝色沙发上注视着激光笔发射的红点。红点刚一发生移动，猫咪就迫不及待地追了上去，跟着红点上蹿下跳。这段时长15秒的视频中出现的猫咪名叫“Taters”。11日，美国航天局（NASA）通过探测器Psyche将这段喷气推进实验室（JPL）研究员宠物猫的视频从太空发回地球。JPL的电子部门负责人莱恩·罗杰林表示：“从远离地球的深太空能够以比宽带更快的速度传送视频。”

近日，据NASA称，通过“深空光通信（DSOC）”成功在地球接收到了3100万公里以外的太空发来的UHD级视频。随着人类探索太空的范围扩大，需要有更迅速的深太空通信，为此开发出了比现有的无线通信快10~100倍的DSOC技术。NASA太空技术任务理事会的技术演示主管特鲁迪·科尔特斯表示：“DSOC为实现将人类送上火星等‘人类的巨大飞跃’，开辟了能够实时传送科学信息、高清图像和视频的高速数据通信网的道路。”

高难度深太空通信技术

NASA在前往木星和火星之间的“小行星地带”的探测器Psyche上安装了开展DSOC技术试验的“飞行激光收发器”。该装置通过近红外激光发射器向地球传送高速数据，并能够通过光子计数相机接收地球发出的低速数据。

DSOC的数据传输从引导Psyche成为地面数据传输的“靶子”开始。首先，在位于美国加利福尼亚州的JPL的光通信望远镜实验室（OCTL），通过激光发射器将信号和低速上行数据发送给Psyche的飞行激光收发器。相当于告知Psyche将视频发送至何处的“向导”。根据上述信息，Psyche将猫咪Taters的视频发送至美国加利福尼亚州圣迭戈县帕洛马山天文台的海尔望远镜。视频传输速度为每秒267Mb（兆比特），抵达地球仅耗时约101秒。

海尔望远镜为了准确捕捉来自深太空的激光，使用了“超导纳米线单光子探测器（SNSPD） ”。SNSPD是一种能够检测出极小单位光子的装置，最远可以以不到10亿皮秒（1兆分之一秒）的准确度捕捉到2.7AU（1AU是指地球到太阳之间的距离，约等于1.49亿千米）以外的信号。

协助开展深太空探索的DSOC

NASA称，在太空与地球之间收发数据如同“在1英里（1.6公里）以外的地方准确击中移动的硬币”，是相当高难度的技术，也是因为激光通信的特征。无线通信和近红外激光通信虽都是使用电磁波传送数据，但近红外激光通信的振幅更短。需要将数据压缩得更加紧凑，以便一次性向地球传输更多的数据。因此，若想通过激光通信在太空中传送数据，需要更准确地进行瞄准。更重要的是，随着Psyche不断深入太空，它与地球的距离越来越远，不仅激光信号会变弱，时差也会随之增加。为了解决上述问题，NASA在Psyche上安装了抵消震动的最尖端支架，并将Psyche的收发器设计成能够向NASA JPL光通信望远镜实验室的旋转，以便接受来自地面的信号。

NASA计划在未来两年间继续通过Psyche测试DSOC技术。此外，计划于2024年底发射的“ 阿特米斯二号”太空飞船也将引入DSOC系统，向地球传送宇航员的高清影像。NASA责任研究员阿比·比思瓦斯表示：“如果DSOC技术取得成功，将帮助宇航员前往火星并实现着陆”，“激光通信将实现从火星向地球传回包括高清图像流媒体在内的大量信息。”